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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
kontinuierlichen Heißwalzen von Vorblechen durch das kontinuierliche
Zuführen eines vorangehenden Stahlblechs, welches durch einen
Vorwalzschritt geführt wird und ein nachfolgend befördertes
Vorblech, welches diesem in ein Fertigwalzwerk folgt, wobei
ein hinterer Endbereich des vorangehenden Vorblechs und ein
vorderer Endbereich des nachfolgenden Vorblechs geschnitten
werden und anschließend beide Endbereiche aneinandergesetzt
werden und vorläufig verbunden werden. Insbesondere werden der
hintere Endbereich des vorangehenden Vorblechs und der vordere
Endbereich des nachfolgenden Vorblechs in solch eine Form
geschnitten, daß sich wenigstens beide Seitenrandbereiche der
Vorbleche in bezug auf die Breite in einem aneinander
angrenzenden Zustand berühren, um eine oder mehrere Spalten zwischen
diesen zu bilden. Patentschutz für das oben beschriebene
Verfahren wird in der parallelen europäischen Patentanmeldung EP-
A-0495989 des gleichen Anmelders beansprucht.
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Aus der JP-A-60-102207 ist es bekannt, daß der Endbereich des
vorangehenden Vorblechs und der vordere Bereich des
nachfolgenden Vorblechs durch fliegende Schopfscheren geschnitten
wird, in den Einführrollen über ihre gesamte Breite
übereinandergelegt werden, entzundert und in den Einführrollen vor dem
Endwalzen gepreßt werden.
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Aus der JP-A-51-59748 ist es bekannt, daß die Endbereiche der
Vorbleche schräg angeschnitten werden (Neigungswinkel 20-35º),
entzundert und gewalzt mit einer Querschnittsverringerung von
nicht weniger als 20% beim Schieben. Des weiteren ist aus der
JP-A-59-137107 bekannt, daß der hintere Endbereich des
vorangehenden Vorblechs und der vordere Endbereich des
nachfolgenden Vorblechs einem Pressen unterworfen werden und über die
volle Breite übereinanderqelegt werden, worauf sie verbunden
und in einem Fertigwalzwerk gewalzt werden.
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In der EP-A-135133 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen
Heißwalzen von Stahlelementen beschrieben, wobei ein vorderer
Endbereich des nachfolgenden Vorblechs an einen hinteren
Endbereich des vorangehenden Vorblechs anstößt, um eine
Druckbeanspruchung von bis zu 3 kg/mm² zu erzeugen, so daß wenigstens
beide Seitenrandbereiche der Vorbleche in der Breite
aneinander angrenzen.
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Bei dem in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 60-40601
offenbarten Verfahren wird der vordere Endbereich des
nachfolgenden Vorblechs mit dem hinteren Endbereich des vorangehenden
Vorblechs an dem Eingang in das Walzwerk verbunden, indem die
geschnittene Fläche des hinteren Endbereichs an die
geschnittene Fläche des vorderen Endbereichs gestoßen wird. Bei diesem
Verfahren ist es jedoch notwendig, eine gewisse
Formveränderung in einem Verbindungsbereich zwischen den Vorblechen zu
bewirken, um sicherzustellen, daß die Vorbleche an dem Eingang
des Fertigwalzwerkes verbunden sind, um so ausreichend haltbar
während des nachfolgenden Walzens zu sein. Um das nachfolgende
Vorblech ausreichend zu stoßen, um solch eine Formveränderung
herbeizuführen, wird vermieden, die Vorrichtung selbst groß
auszugestalten. Des weiteren ist die Zeit, welche für die
Verbindung notwendig ist, lang, so daß, wenn die Verbindung
durchgeführt wird, während das Vorblech angehalten wird, eine
lange Absorptionspause notwendig wird, wird dagegen die
Verbindung synchron mit der Beförderung des Vorbleches
durchgeführt, muß die Länge der Vorrichtung ungewünschterweise lang
ausgestaltet werden.
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In den Verfahren, offenbart in dem offengelegten japanischen
Nr. 61-159285, werden die Bereiche der Vorbleche, welche
miteinander verbunden werden sollen, auf eine vorbestimmte
Temperatur durch Wärmeeinrichtungen erwärmt und anschließend
aufeinandergestoßen,
um diese zu verbinden. Durch dieses
Verbindungsverfahren können die Vorbleche mit einer relativ kleinen
Druckkraft miteinander verbunden werden, es ist jedoch
unerwünschterweise notwendig, daß eine starke Kraft angelegt wird.
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Bei dem Verfahren des offengelegten japanischen Patents Nr.
53-138960 ist es notwendig, ein kompliziertes Verfahren
vorzunehmen, um dem Endbereich des Vorbleches eine optimale
Verbindungsform zu verleihen, so daß dies keine wirkungsvolle Weise
ist.
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Für das kontinuierliche Walzen des Vorbleches zusätzlich zu
den obigen Verfahren offenbart das offengelegte japanische
Patent Nr. 51-59749 ein Verfahren, wobei der Verbindungsbereich
zwischen dem vorangehenden Vorblech und dem nachfolgenden
Vorblech entzundert wird oder entzundert oder erwärmt wird, und
anschließend werden die Vorbleche in einem gedrückten Zustand
punktgeschweißt und stufenweise verbunden und gewalzt, während
das offengelegte japanische Patent Nr. 51-130665 ein Verfahren
offenbart, wobei das hintere Ende des vorangehenden Vorblechs
mit dem vorderen Ende des nachfolgenden Vorbleches überlappt
und der überlappende Verbindungsbereich unter einem gegebenen
Winkel in bezug auf die Axialrichtung des Vorbleches über die
Breite schräg geschnitten wird.
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Auch wenn das Verzundern für das Verbinden der Vorbleche gemäß
des Verfahrens offenbart in dem offengelegten japanischen
Patent Nr. 51-59749 durchgeführt wird, erreicht die Bildung des
Zunders einige zehn Mikrometer innerhalb von 10 Sekunden, so
daß man sagen kann, daß die Verbindungsfestigkeit unzureichend
ist. Um solch ein Zundern zu unterdrücken, ist es notwendig,
die Entzunderung oder Temperaturerhöhung unmittelbar vor dem
Walzen durchzuführen, so daß sich die Länge der Vorrichtung
erhöht. Des weiteren wird die Temperaturerhöhung in einer
nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt, so daß ein Problem
auftritt, daß die Vorrichtung einen großen Maßstab erreicht.
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Bei dem Verfahren offenbart in dem offengelegten japanischen
Patent Nr. 51-130665 tritt ein Problem auf, daß ein langer
Zeitraum für einen Schritt des Überlappens des hinteren Endes
des vorangehenden Vorblechs mit dem vorderen Ende des
nachfolgenden Vorblechs und ein Schritt des Schneidens in
Sauerstoffgas oder dergleichen notwendig ist, und die Bildung von Zunder
wird unerwünschterweise in dem geschnittenen Bereich durch
Sauerstoffgas bewirkt. Da das vordere Ende des nachfolgenden
Stahlblechs des weiteren mit Beschleunigung gegen das hintere
Ende des vorangehenden Vorblechs gestoßen wird, werden die
Verbindungsflächen nicht passend miteinander verbunden.
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Bezüglich des kontinuierlichen Walzens des Vorblechs offenbart
das offengelegte japanische Patent Nr. 61-144203 ein
Verfahren, bei dem der hintere Bereich des vorangehend beförderten
Vorblechs und das vordere Ende des nachfolgend beförderten
Vorblechs über ihre gesamte Fläche an der Eingangsseite in das
Fertigwalzwerk aneinanderstoßen und beide Seitenkantenbereiche
der Vorbleche werden in der Breite vorläufig miteinander
verbunden, und anschließend wird das Walzen in diesem Zustand
durchgeführt. Bei diesem Verfahren ist jedoch ein
Lichtbogenschweißen als konkrete Einrichtung genannt, um die Vorbleche
vorläufig miteinander zu verbinden, und solch eine Vorrichtung
erfordert einen erheblichen Zeitraum für das Vorverbinden, so
daß es notwendig ist, die Verbindungszeit zu verlängern, um
die ausreichende Verbindungsfestigkeit in dem vorverbundenen
Bereich zu erzielen, und des weiteren ist es notwendig, den
Verbindungsbereich zu verlängern.
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Des weiteren schlägt das offengelegte japanische Patent Nr.
59-137106 ein Verfahren vor, wobei eine Preßformmaschine an
einer Eingangsseite eines Vorwalzwerkes oder eines
Fertigwalzwerkes und die Verbindungsbereiche des vorangehenden und
nachfolgenden Vorblechs werden in vorgegebene Formen durch diese
Formvorrichtung verdünnt, und beide Endbereiche der Bleche
überlappen aneinander, und anschließend wird der überlappte
Bereich gedrückt und punktgeschweißt.
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Das letztere Verfahren weist jedoch die folgenden Probleme
auf.
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i) Der notwendige Zeitraum zum Verdünnen der
Verbindungsbereiche ist lang.
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ii) Wird die Verbindung in einem Zustand durchgeführt, in dem
die Preßformmaschine steht, ist eine lange Schleife notwendig,
wird dagegen die Verbindung während des Betriebes
durchgeführt, ist ein langer Laufweg notwendig, und die Länge der
Vorrichtung erhöht sich.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein kontinuierliches
Heißwalzverfahren zur Verfügung zu stellen, welches die
Vorbleche einfach und sicher miteinander verbindet, ohne daß ein
komplizierter Betrieb notwendig ist und wobei kontinuierliches
Walzen möglich ist.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
kontinuierliches Heißwalzverfahren zur Verfügung zu stellen,
mit welchem die Verbindung zwischen den Vorblechen in einem
kurzen Zeitraum möglich wird und wobei die
Verbindungsfestigkeit zwischen den Vorblechen erhöht wird.
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Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, ein schnelles und
einfaches Verbindungsverfahren vorzuschlagen, welches bei dem
kontinuierlichen Heißwalzverfahren eingesetzt wird.
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Die obigen Aufgaben werden durch den Gegenstand des Anspruchs
1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und weitere
Verbesserungen sind in den abhängigen Unteransprüchen definiert.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In den Figuren 1(a), (b) ist ein Hauptbereich einer
Vorrichtung dargestellt, welche geeignet ist, die Ansprüche 1 und 2
durchzuführen, wobei das Bezugszeichen 1 ein Fertigwalzwerk
darstellt, Bezugszeichen 2 ein Vorblech, welches vorangehend
an eine Eingangsseite des Fertigwalzwerkes 1 befördert wird
(im folgenden als vorangehendes Vorblech bezeichnet),
Bezugszeichen 3 ist ein Vorblech, welches auf das vorangehende
Vorblech 2 nachfolgend befördert wird (im folgenden als
nachfolgendes Vorblech bezeichnet), Bezugszeichen 4 sind Anführrollen
bzw. -walzen, welche das vorangehende und nachfolgende
Vorblech 2, 3 befördern und drücken, um diese zu verbinden, und
Bezugszeichen 5 sind Klopfrollen angeordnet zwischen der
Einführrolle 4 und dem Fertigwalzwerk 1 und dient dazu, eine nach
oben oder unten gerichtete Änderung oder Verbiegung der
Vorbleche 2, 3 zu verhindern.
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Wie in Fig 2(a)-(c) dargestellt, wird die Rotation und
Antriebsgeschwindigkeit der Einführrolle 4 an der Eingangsseite
des Fertigwalzwerkes 1 geeignet gesteuert, so daß der hintere
Endbereich und der vordere Endbereich der Vorbleche 2, 3
aneinanderstoßen, wobei eine Druckspannung erzeugt wird, um die
Verbindung der Vorbleche auf ein bestimmtes Maß zu
beschleunigen. Wird der aufeinanderstoßende Bereich von dem
Fertigwalzwerk erfaßt, sind die Vorbleche durch die obige Druckspannung
und eine Druckspannung erzeugt durch die Walzverringerung fest
aneinander gepreßt. Auf diese Weise können viele Vorbleche
kontinuierlich gewalzt werden, ohne daß ein komplizierter
Betrieb notwendig wird oder Energie für die Verbindung
verbraucht wird.
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Wird Zunder bei dem Verbinden der Vorbleche an der
Eingangsseite des Walzwerkes 1 an jedem Endbereich gebildet, kann die
Verbindung nicht beschleunigt werden. Der Zunder wird jedoch
nicht erzeugt, wenn die Verbindung ungefähr 20 Sekunden nach
dem Schneiden des Vorblechs durchgeführt wird.
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Bezüglich der Druckspannung, welche in den aneinander
angrenzenden Flächen der Vorbleche erzeugt werden, ist es bevorzugt,
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daß diese nicht weniger als 1 kgf/mm² betragt, wie in Fig. 3
dargestellt. Des weiteren soll die Reduktionsgeschwindigkeit
in dem Walzgerüst Nr 1 des Fertigwalzwerks 1 nicht weniger
als 30% betragen, um die Verbindung der Vorbleche
sicherzustellen.
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Gemäß der Untersuchungen der Erfinder ist es bei dem Walzen
von Vorblechen nicht notwendig, daß der vordere Endbereich und
der hintere Endbereich der Vorbleche über die gesamte Fläche
aneinander anstoßen und man fand heraus, daß es ausreichend
ist, wenn die Vorbleche an wenigstens beiden
Seitenkantenbereichen über die Breite aneinanderstoßend jeweils mit einem
gegebenen Verhältnis wie in den Figuren 4(a)-(g) dargestellt.
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Der Grund, warum die in den Fig. 4(a)-(g) dargestellten
flachen Formen bevorzugt sind, liegt an der Tatsache, daß bei dem
kontinuierlichen Walzen von Vorblechen mit, zum Beispiel,
einer flachen Form wie in Fig. 5(a) dargestellt, wenn das
vordere Ende des nachfolgenden Vorblechs 3 und das hintere Ende des
vorangehenden Vorblechs 2 miteinander verbunden werden und dem
Fertigwalzen unterworfen werden, der Verbindungsbereich von
beiden Endbereichen in Richtung des Hauptbereichs in der
Breite vergrößert werden kann durch einen Metallfluß beim
Fertigwalzen wie in Fig. 5(b) dargestellt. In Fig. 6 sind die
Ergebnisse einer Untersuchung dargestellt, einer Beziehung zwischen
einem Verbindungsrand der Vorbleche an der Eingangsseite des
Fertigwalzwerkes und einem vorhandenen oder nicht vorhandenen
Bruch beim Fertigwalzen. Wie aus dieser Darstellung deutlich
wird, wenn ein Verbindungsrand W der Vorbleche durch Drücken
nicht weniger als 0,1 mal der Breite B der Vorbleche pro Seite
beträgt, d.h., nicht weniger als 0,2 gesamt, wird kein Bruch
des Verbindungsbereichs beim Walzen des Vorblechs bewirkt.
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Fig. 4(a) zeigt einen Fall, daß der hintere Endbereich des
vorangehenden Vorblechs 2 und der vordere Endbereich des
nachfolgenden
Vorblechs 3 in konkave Form mit der gleichen
Krümmung geschnitten werden, und Fig. 4(b) zeigt einen Fall, daß
die geschnittenen vorderen und hinteren Endbereiche der
Vorbleche 2, 3 konkav sind, weil sich die Krümmungen jedoch
voneinander unterscheiden, und Fig. 4(c) zeigt einen Fall, daß
einer der geschnittenen vorderen und hinteren Endbereiche
gerade ist und nur der andere konkav ist, und Fig. 4(d) zeigt
einen Fall, daß eine der geschnittenen vorderen und hinteren
Endbereiche konvex und die andere konkav ist, wobei die
Krümmung des konkaven Endbereichs größer ist als die Krümmung des
konvexen Endbereichs. In all diesen Fällen berühren sich nur
die Seitenrandbereiche der Vorbleche über die Breite, und eine
Spalte wird in dem zentralen Bereich geformt, die für die
Erfindung geeignete Schnittfläche ist jedoch nicht auf die
obigen Fälle beschränkt. Bei der Erfindung kann ein Fall
eingesetzt werden, daß die vorderen und hinteren Endbereiche an
drei Punkten beider Seitenrandbereiche berührt werden, und der
zentrale Bereich ist wie in den Figuren 4(e) und (f)
ausgebildet, um Spalten dazwischen zu bilden, oder ein Fall, daß vier
oder mehr Kontaktpunkte vorliegen und Spalten zwischen diesen
Punkten gebildet werden, wobei diese Ausführungsform nicht
dargestellt ist. Des weiteren kann der mittlere Bereich über
die Breite mit einer rechteckigen Kerbe versehen sein, wie in
Fig. 4(g) dargestellt.
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Als Schneideinrichtung für die Bildung der obigen Formen kann
eine Schere, Gasschneiden, Laserschneiden und dergleichen
eingesetzt werden. Insbesondere wenn der Endbereich des Vorblechs
in eine konkave Form mit einer spezifischen Krümmung
geschnitten wird, ist eine Trommelschneidvorrichtung 6 mit zwei
gekrümmten Kanten (siehe Fig. 1) besonders geeignet.
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Beim Walzen des Vorblechs wird eine Druckspannung &sub1;
normalerweise in einem mittleren Bereich des Verbindungsbereichs über
die Breite erzeugt, und eine Zugspannung &sub2; wird an beiden
Seitenrandbereichen erzeugt. Ist in dem Fall, daß nur die
beiden Seitenrandbereiche wie oben erwähnt aneinander angrenzen,
die Zugspannung &sub2; beim Walzen größer als eine Summe der
Druckspannung &sub3; erzeugt an einer Eingangsseite des
Fertigwalzwerks und der Druckspannung &sub1; beim Walzen, können die
Vorbleche nicht kontinuierlich gewalzt werden, so daß es
wichtig ist, die Gleichung ( &sub1; + &sub3;) > &sub2; beim Walzen einzuhalten.
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Das vorläufige Verbinden wird vor dem Endwalzen durchgeführt,
und anschließend wird das Endwalzen durchgeführt, anstatt des
Falles, daß das Walzen in einem Zustand der auf die aneinander
angrenzenden Flächen des Vorbleches ausgeübten Druckspannung
wie in Anspruch 1 und 2. Auch in diesem Fall kann ein sicheres
bzw. festes Verbinden effektiv erzielt werden. Des weiteren
kann bei dem Heißwalzen gemäß der vorliegenden Erfindung eine
Spannung in einem heißen Fertigwalzschritt ausgeübt werden, so
daß eine hohe Verbindungsfestigkeit notwendig wird, um den
Bruch des Verbindungsbereichs durch die Ausübung von Spannung
zu vermeiden.
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Als vorläufiges Verbinden ist es vorteilhaft, eine
Flemmverbindung zu verwenden oder ein dünnes Stahlblech in dem
aufeinander angrenzenden Bereich anzuordnen.
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Die Verwendung der Flemmverbindung, als vorläufiges Verbinden,
wird im folgenden beschrieben.
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Die Änderung der Verbindungsfläche in dem Bereich des
Vorblechs über die Höhe vor und nach dem Walzen ist in Fig. 7
dargestellt, als ein Vergleich zwischen dem Fall, daß kein
Flemmverbinden (Fig 7(a)) und dem Fall, daß ein
Flemmverbinden (Fig. 7(b)) eingesetzt wird Die Verbindungsfläche wird
durch die Flemmverbindung erhöht, und des weiteren wird der
Anteil an Schubverformung des verbundenen Bereichs durch
Walzen erhöht, um eine hohe Verbindungsfestigkeit zu erzielen.
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Beim kontinuierlichen Heißwalzen unter Verwendung des
Flemmverbindens werden das vorangehende Vorblech 7 und das
nachfolgende
Vorblech 8 zunächst in einem aneinander angrenzenden
Zustand beider Vorbleche in eine Form geschnitten, bei welcher
sich wenigstens beide Endrandbereiche der Vorbleche über die
Breite berühren, wie durch eine flache Form in Fig. 8
dargestellt. Die Schnittform ist nicht auf die in Fig. 8
dargestellte Ausführungsform beschränkt, und es ist möglich,
verschiedene Modifikationen durchzuführen, wie in Fig. 4
dargestellt. Bei diesem Schneiden wird eine Schnitttrommel mit zwei
gekrümmten Kanten vorzugsweise eingesetzt. Des weiteren kann
eine Schnittvorrichtung mit einem Guillotineschnittsystem oder
dergleichen eingesetzt werden.
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Wie auszugsweise in der Richtung der Dicke in Fig. 9
dargestellt, werden das vorangehende Vorblech 7 und das
nachfolgende Vorblech 8 schräg geschnitten, in Formen, wobei sich die
Berührungsflächen der Vorbleche in ihrem aneinander
angrenzenden Zustand parallel zueinander erstrecken unter einem
vorgegebenen Winkel, welcher sich in bezug auf die Höhe der
Vorbleche neigt. In dieser Darstellung bezeichnet Bezugszeichen 9
eine Trommelschere, welche das obige Schneiden durchführt.
Zusätzlich zu der Trommelschere 9 kann eine Schneidvorrichtung
mit einem Guillotineschneidsystem und dergleichen vorzugsweise
bei solch einem Schneiden verwendet werden. Der Neigungswinkel
(α) in Fig. 3 soll vorzugsweise mehr als 0º, jedoch nicht mehr
als 60º in bezug auf die Höhe des Vorblechs betragen.
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Bei den obigen Schneidschritten muß keine besondere
Reihenfolge beachtet werden. Im Unterschied zu dem obigen Fall kann man
zunächst das schräge Schneiden durchführen und anschließend
eine Form der Berührung beider Seitenrandbereiche schneiden.
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Wie in Fig. 10 in Aufsicht (Fig. 10(a)) und einem Querschnitt
in der Höhe (Fig. 10(b)) dargestellt, stoßen der hintere
Endbereich des vorangehenden Vorblechs 7 und der vordere
Endbereich des nachfolgenden Vorblechs 8 aneinander und werden in
einem Flemmverbindungszustand an beiden Seitenrandbereichen
der Vorbleche über die Breite miteinander verbunden, und
anschließend wird das Walzen durchgeführt, um die nicht
verbundenen Bereiche über die Breite des Vorblechs zu verbinden.
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Der Zeitraum zwischen dem Schneiden und dem nachfolgenden
Verbindungsschritt ist kurz, so daß das Auftreten von Zunder an
der Schnittfläche unterdrückt wird.
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Bei der Verbindung des hinteren Endbereichs des vorangehenden
Vorblechs und des vorderen Endbereichs des nachfolgenden
Vorblechs ist es besonders bevorzugt, eine Verbindungsvorrichtung
11 einzusetzen, wie in Fig 11 anhand eines Querschnittes in
der Höhe (Fig. 11(a)) und einer Aufsicht (Fig. 11(b))
dargestellt, z.B. eine Punktschweißvorrichtung oder eine
Induktionsschweißdrückvorrichtung. Bei dieser Darstellung bezeichnet
das Bezugszeichen 10 ein Endwalzwerk.
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Des weiteren wurde bestätigt, daß ein minimaler
Verbindungsrand an den Randbereichen der Vorbleche in der Breite
wenigstens 0,1, d.h., 0,2 der Gesamthöhe des Vorbleches für jeden
Seitenrandbereich beträgt
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In dem Fall einer Flemmvorverbindung ist es bevorzugt, daß die
Vorbleche in eine Form geschnitten werden, daß sich die
Vorbleche über ihre Breite in einem aneinander angrenzenden
Zustand zwischen dem vorderen Endbereich und dem hinteren
Endbereich wie in Fig. 12 als ein Querschnitt in der Höhe über die
Dicke in einem mittleren Bereich der Vorbleche berühren, um
die Verbindungsfestigkeit zwischen den Vorblechen vorteilhaft
zu verbessern.
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Als vorläufiges Verbinden wird nun das Anordnen eines dünnen
Stahlblechs um die aufeinander angrenzenden Bereiche
abzudekken im folgenden beschrieben.
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Unmittelbar nach dem Schneiden jedes Endbereichs der Vorbleche
wird ein dünnes Stahlblech angeordnet, um einen aneinander
grenzenden Bereich zu bedecken, wobei der geschnittene
Bereich,
welcher als eine Verbindungsfläche dient, vor Luft
geschützt wird, um die Bildung und das Wachstum von Zunder zu
unterdrücken, so daß eine Verringerung der
Verbindungsfestigkeit verhindert werden kann. Des weiteren wird der aufeinander
angrenzende Bereich zwischen den Vorblechen einer plastischen
Verformung bei dem nachfolgenden Walzschritt unterworfen, um
so über die Breite des Vorblechs gewalzt zu werden, so daß es
möglich ist, die Verbindungsfestigkeit noch weiter zu erhöhen.
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Bei dem kontinuierlichen Heißwalzen unter Verwendung des
Flemmverbindens werden der hintere Endbereich des
vorangehenden Vorblechs und der vordere Endbereich des nachfolgenden
Vorblechs zunächst an der Eingangsseite des Heißwalzwerkes in
eine Form geschnitten, wobei sich wenigstens beide
Seitenrandbereiche der Vorbleche über die Breite in einem aneinander
angrenzenden Zustand berühren. Solch eine Form wurde zuvor in
bezug auf Fig. 4 und 8 beschrieben.
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Als ein Schneidverfahren zur Bildung solch einer Form kann
jedes herkömmlich bekannte Verfahren eingesetzt werden wie eine
Schere, Gasschneiden, Laserschneiden und dergleichen.
Besonders geeignet zur Durchführung des Schneidens ist die
Verwendung einer Trommelschere mit zwei gekrümmten Kanten.
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Unmittelbar nach solch einem Schneiden werden der hintere
Endbereich des vorangehenden Vorblechs und der vordere
Endberreich des nachfolgenden Vorblechs aufeinandergestoßen, und ein
dünnes Stahlblech wird an den Oberflächen der zu walzenden
Vorbleche befestigt, um so die aufeinanderstoßenden Bereiche
zu bedecken. In Fig. 13 ist eine Ausführungsform dargestellt,
wobei ein dünnes Stahlblech befestigt ist. Bei dieser
Darstellung bezeichnet das Bezugszeichen 12 ein vorangehendes
Vorblech, Bezugszeichen 13 ein nachfolgendes Vorblech und
Bezugszeichen 14 ein dünnes Stahlblech als eine Abdeckplatte. Zum
Befestigen des dünnen Stahlblechs 14 sind Schweißen auf das
Vorblech als eine Matrix und Punktschweißen geeignet, da der
geschnittene Bereich von der Luft abgeschirmt wird. Des
weiteren
ist als Größe des dünnen Stahlblechs 14 die Länge (L in
Fig. 13) vorzugsweise 1,0 bis 2,0 mal der
Berührungslichtbogenlänge L&sub0; des Walzens in einem nachfolgenden Schritt. Des
weiteren ist eine Breite des dünnen Stahlblechs 14 (H in Fig.
13) ausreichend, um einen Bereich entsprechend einer Spalte in
einem zentralen Bereich der auf aneinander angrenzenden ...
Zustandes zwischen den Vorblechen ausreichend und kann die
volle Breite des Vorblechs bedecken. Des weiteren sollte eine
Ecke des dünnen Stahlblechs 14 vorzugsweise ungefähr 0,6 bis
3,0 mm betragen. Das Material des dünnen Stahlblechs ist
vorzugsweise das gleiche wie das zu walzende Material.
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Anschließend wird das Walzen durchgeführt. Wenn das dünne
Stahlblech an den Oberflächen der Vorbleche befestigt wird, um
gewalzt zu werden, und so die aneinander angrenzenden Bereiche
während einer Vorstufe gemäß der Erfindung abzudecken, wie in
Fig. 14 im Querschnitt dargestellt, wird eine Spannung in
Richtung der Verstopfung der Spalte in dem Verbindungsbereich
(ein Pfeil in Fig. 14) beim Walzen erzeugt, und die Spalte
wird durch plastische Verformung ausgehend von einem
Mittelpunkt des Vorblechs in Richtung der Höhe hin zu der zu
walzenden Oberfläche (äußere Fläche) verstopft, um die Vorbleche zu
rollen, und daher kann die Verbindungsfestigkeit verbessert
werden. Bei dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 15 eine
Walze.
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Es ist bevorzugt, den Zeitraum zwischen dem Schneiden des
Vorblechs und der Befestigung des dünnen Stahlblechs so weit wie
möglich zu reduzieren. Ist der Zeitraum zwischen dem Schneiden
bis zum Befestigen des dünnen Stahlblechs zu lang, wie im
Querschnitt in Fig. 15 dargestellt, wird Zunder 16 auf der zu
walzenden Oberfläche erzeugt und führt zu einer Verringerung
der Verbindungsfestigkeit. Fig. 16 und 17 sind Darstellungen,
welche die Ergebnisse zeigen, gemessen in bezug auf den
Einfluß des Zeitraums nach dem Schneiden des Vorblechs auf die
Dicke des Zunders und die Befestigungsfestigkeit. Des weiteren
wurde die Verbindungsfestigkeit gemessen, indem ein kalter
Zugspannungstest an einer Probe durchgeführt wurde, welche
durch aneinander angrenzende Vorbleche aus: 5541, Breite: 1000
mm und Höhe: 30 mm, Befestigen einer Abdeckplatte (Material:
5541) auf den aufeinandergrenzenden Bereich nach verschiedenen
Zeiten nach dem Aufeinanderstoßen und anschließend Walzen zu
einer Dicke vonf 20 mm mit einer Walze eines Durchmessers von
700 mm. Aus diesen Darstellungen wird deutlich, daß der
Zeitraum bis zum Abdecken nach dem Schneiden vorzugsweise nicht
mehr als 20 Sekunden betragen sollte, um eine gewünschte
Verbindungsfestigkeit zu erhalten.
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Des weiteren ist es wünschenswert, daß beide
Seitenrandbereiche der Vorbleche über die Breite nach dem Aneinanderstoßen
der Vorbleche vor dem Befestigen des dünnen Stahlblechs
verbunden werden sollten, um die Verbindungsfestigkeit noch
weiter zu verbessern. Solch ein Verbinden beider
Seitenrandbereiche der Vorbleche über die Breite wird sogar durch das
Aufeinanderstoßen beider Vorbleche aufeinander beschleunigt, so daß,
wenn die Erwärmung mit solch einem Stoßen durchgeführt wird,
die Verbindung effektiv beschleunigt werden kann und die
Verbindungsdauer vorteilhaft verkürzt wird. Als Heizvorrichtung
kann ein Gasbrenner, elektrische Heizung, Widerstandsheizung
oder dergleichen verwendet werden, wobei ein System, bei
welchem magnetische Wechselfelder auf die Oberfläche ausgeübt
werden, um so durch die Vorbleche über die Dicke
durchzutreten, besonders bevorzugt ist.
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Als ein konkretes Beispiel des Befestigens des dünnen
Stahlblechs gemäß der vorliegenden Erfindung wie in Fig. 18
dargestellt, ist es ausreichend, eine
Abdeckplattenschweißvorrichtung 19 (Fig. 18(a)) oder eine
Endbereichverbindungsvorrichtung 20 umfassend die Abdeckplattenschweißvorrichtung (Fig.
18(b)) zwischen einem Fertigwalzwerk 17 und einer
Trommelschere 18 auf dem Beförderungsweg des Vorblechs zu verwenden.
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Da das Flemmverbinden durchgeführt wird, wird die Endfläche
des Vorblechs zuvor einem zweimaligen Schneiden unterworfen,
um eine vorgegebene Endfläche auszubilden, es wird jedoch eine
starke Verringerung auf die Endbereiche der Vorbleche ausgeübt
anstelle des Schneidens, wodurch die Dicke der Endbereiche der
Vorbleche stufenweise zu einer kegelförmigen Form zum
Verbinden verringert werden.
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In den Fig. 19(a)-(f) sind Verbindungsarten gemäß der
Erfindung gemäß einer Zeitabfolge dargestellt. Bei dieser
Darstellung bezeichnen die Bezugszeicheen 21, 22 ein vorangehendes
Vorblech und ein nachfolgendes Vorblech, Bezugszeichen 23 ein
Endgerüst eines Vorwalzwerkes, Bezugszeichen 24 eine
Schneidvorrichtung und Bezugszeichen 25 ein erstes Gerüst
eines Fertigwalzwerkes.
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Gemäß der Erfindung wird ein hinterer Endbereich des
vorangehenden Vorblechs 21 in einem Vorwalzzustand (Fig. 19(a)) in
eine konische Form (Fig. 19(b)) verdünnt. Auf ähnliche Weise
wird der vordere Endbereich des nachfolgenden Vorblechs 22 in
eine Kegelform (Fig. 19(c)) verdünnt. Anschließend werden die
Formen des hinteren Endbereichs des vorangehenden Vorblechs 21
und des vorderen Endbereichs des nachfolgenden Vorblechs 22
durch Schneiden gleichförmig ausgebildet (Fig. 19(d,e)), und
anschließend überlappen sich beide Endbereiche miteinander, um
ein Punktschweißen durchzuführen (Fig. 19(f)).
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Anschließend werden die Vorbleche in das Fertigwalzwerk
eingeführt, um das kontinuierliche Walzen fortzusetzen.
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Bei dem Gleichförmigmachen durch Schneiden der Formen in den
hinteren Endbereich des vorangehenden Vorblechs und des
vorderen Endbereichs des nachfolgenden Vorblechs ist es
ausreichend, wenn der aufeinanderstoßende Bereich eine flache Form
aufweist, wie in Fig. 20 dargestellt, weisen die beiden
Seitenrandbereiche eine Fischschwanzform auf, und die
überlappenden Bereiche der Vorbleche sind auf diese beiden
Seitenrandbereiche über die Breite beschränkt, dies ist besonders
bevorzugt, um die Punktschweißbehandlung zu vereinfachen und des
weiteren eine Walzlast bei dem Fertigwalzen zu verringern. Bei
diesem Fall wurde bestätigt, daß ein minimaler verbundener
Rand wenigstens 0,1 der Breite des Vorblechs an jedem
Seitenrand und 0,2 insgesamt beträgt.
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Des weiteren wurde bestätigt, wie in Fig. 21 dargestellt, wenn
die Dicke des Verbindungsbereichs nach dem Überlappen
innerhalb eines Bereichs von nicht mehr als 1,3 mal die Dicke des
Vorblechs beträgt, ein fester Verbindungsbereich erzielt wird,
ohne daß Schwierigkeiten bei dem nachfolgenden Endwalzen
auftreten. Daher ist es bevorzugt, daß die Dicke des
Verbindungsbereichs nicht mehr als 1,3 der Vorblechdicke beträgt, und in
diesem Fall ist es nicht notwendig, eine
Querschnittsverringerung durch Walzen bei dem Punktschweißen durchzuführen.
KURZE BESCHREIßUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1(a),(b) sind diagrammartige Ansichten eines Aufbaus
einer Walzvorrichtung, welche zur Durchführung
der Erfindung geeignet ist;
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Fig. 2(a)-(c) sind schematische Ansichten, welche das Walzen
gemäß Anspruch 1 und 2 darstellen;
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Fig. 3 ist eine Darstellung, welche eine Beziehung
zwischen der Verbindungstemperatur des
Vorblechs und der Druckspannung wiedergibt;
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Fig. 4(a)-(g) sind schematische Darstellungen, welche
verschiedene flache Formen der Vorbleche zeigen;
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Fig. 5(a),(b) sind schematische Ansichten, welche die
verbundenen Zustände zwischen den Vorblechen
zeigen;
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Fig. 6 ist eine Kurve, welche einen verbundenen Rand
des Vorblechs und den Bruchzustand dessen
darstellt;
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Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, welche eine
Änderung der Verbindungsfläche in der Dicke der
Vorbleche vor und nach dem Walzen in einem
Vergleich zwischen einer nicht geflemmten
Verbindung (Fig. 7(a)) und einem Beispiel der
Flemmverbindung (Fig. 7(b)) darstellt;
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Fig. 8 ist eine Aufsicht auf vorangehende und
nachfolgende Vorbleche;
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Fig. 9 zeigt einen schematischen Querschnitt des
vorangehende und nachfolgenden Vorblechs in der
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Fig. 10 ist eine schematische Ansicht, welche einen
aufeinander angrenzenden Zustand des hinteren
Endbereichs des vorangehenden Vorblechs und
des vorderen Endbereichs des nachfolgenden
Vorblechs darstellt;
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Fig. 11 zeigt eine schematische Ansicht, welche einen
aneinander angrenzenden Zustand zwischen dem
hinteren Endbereich des vorangehenden
Vorblechs und dem vorderen Endbereich des
nachfolgenden Vorblechs darstellt;
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Fig. 12 ist ein Querschnitt eines Hauptbereichs über
die Breite der Vorbleche, beobachtet in
Richtung der Höhe;
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Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, welche einen
befestigten Zustand eines dünnen Stahlblechs
darstellt;
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Fig. 14 zeigt einen schematischen Querschnitt, welcher
einen Reduktionszustand beim Walzen darstellt;
-
Fig. 15 ist ein schematischer Querschnitt, welcher die
Bildung des Zunders beim Walzen gemäß des
herkömmlichen Verfahrens darstellt;
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Fig. 16 ist eine Kurve, welche die gemessenen
Ergebnisse in bezug auf den Einfluß einer Dauer
nach dem Schneiden des Vorblechs auf die
Zunderdicke darstellt;
-
Fig. 17 ist eine Darstellung, welche die gemessenen
Resultate in bezug auf den Einfluß eines
Zeitraums nach dem Schneiden des Vorblechs auf
eine Verbindungsfestigkeit darstellt;
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Fig. 18 ist eine schematische Ansicht einer konkreten
Einrichtung zum Befestigen eines dünnen
Stahlblechs;
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Fig. 19a-f sind schematische Ansichten, welche die
Verbindungsart gemäß der Erfindung darstellen;
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Fig. 20a ist eine Aufsicht, welche einen überlappenden
Zustand darstellt, und
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Fig. 20b ist eine Seitenansicht, welche eine
Puktschweißung darstellt; und
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Fig. 21 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines
Überlappungsbereichs.
BESTES VERFAHREN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Beispiel 1
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Unter Verwendung einer Vorrichtung ausgestattet mit sieben
Großtandemwalzwerken wie in Fig. 1 dargestellt wurden
Vorbleche (kohlenstoffarmer Stahl) mit einer Breite von 1000 mm und
einer Dicke von 30 mm und einer flachen Form des angrenzenden
Bereichs unter folgenden Bedingungen gestoßen, um
Druckspannungen in der angrenzenden Fläche der Vorbleche zu erzeugen
und dann in solch einem Zustand in das Walzwerk eingeführt, um
ein heißgewalztes Blech mit 3 mm Dicke zu erhalten.
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a. Druckkraft: 1 kgf/m² als Kontaktdruck
-
b. Reduktionsgeschwindigkeit in der Mühle Nr. 1 des
Fertigwalzwerks: 30%
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Als ein Ergebnis konnte das stabile Walzen durchgeführt
werden, ohne daß der Bruch des Verbindungsbereichs beim Walzen
bewirkt wurde. Des weiteren konnte die Herstellungseffizienz
um ungefähr 10% im Vergleich mit den Walzen unter den gleichen
Bedingungen durch das konventionelle Hochfrequenzheizsystem
erhöht werden.
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Des weiteren wurden Vorbleche mit kohlenstoffarmem Stahl mit
einer Breite von 1 mm und einer Dicke von 30 mm und einer
flachen Form wie in Figur 4(a) dargestellt, wobei die Radii der
Krümmung des vorderen Endbereichs und des hinteren Endbereichs
20 m betrugen, unter den folgenden Bedingungen heißgewalzt:
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a. Druckkraft: 1 kgf/mm² als Kontaktdruck
b. Reduktionsgeschwindigkeit bei der Mühle Nr. 1: 30%,
wobei der Walzzustand überprüft wurde. Auch bei solch einem
Walzen konnte das stabile Walzen durchgeführt werden, ohne daß
ein Bruch des Verbindungsbereichs beim Walzen bewirkt wurde.
Beispiel 2
-
Unter Verwendung einer Vorrichtung, versehen mit sieben
Gerüsttandemwalzwerken wie in Fig. 11 dargestellt, wurden
Vorbleche aus kohlenstoffarmem Stahl mit einer Dicke von 30 mm
und einer Breite von 1200 mm in eine gekrümmte Form
geschnitten,
wobei der hintere Endbereich des vorangehenden Vorblechs
und der vordere Endbereich des nachfolgenden Vorblechs einen
Krümmungsradius von 19 m wie in Fig. 8 dargestellt aufwiesen
und anschließend unter einem Winkel von 45º in bezug auf die
Höhe des Vorblechs schräg geschnitten wurden. Anschließend
wurden beide Seitenkantenbereiche der Vorbleche über die
Breite aneinander angestoßen und durch Punktschweißen verbunden,
und anschließend einem Fertigwalzwerk zugeführt, um ein
heißgewalztes Blech mit 3 mm Dicke zu erhalten.
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Als ein Resultat konnte ein stabiles Walzen, auch wenn eine
Spannung beim Walzen ausgeübt wurde, durchgeführt werden, ohne
daß der aneinander angrenzende verbundene Bereich beim Walzen
brach.
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Des weiteren wurden die Vorbleche in solch eine Form
geschnitten, daß nur beide Seitenrandbereiche der Vorbleche über die
Breite sich berührten, und die mittleren Bereiche überlappten
sich in einem angrenzend gedrückten Zustand zwischen dem
vorderen Endbereich und dem hinteren Endbereich, indem der
Krümmungsradius auf 60 m geändert wurde und der Winkel in bezug
auf die Dicke des Vorblechs auf 30º. Der verbundene Zustand
wurde noch fester, und auch wenn Spannung während des Walzens
ausgeübt wurde, das stabile Walzen konnte durchgeführt werden,
ohne daß der aneinander angrenzende verbundene Bereich
zwischen den Vorblechen brach.
Beispiel 3
-
Unter Verwendung einer Vorrichtung versehen mit 7
Gerüsttandemwalzwerken dargestellt in Fig. 18(a) wurden Vorbleche aus
kohlenstoffarmem Stahl mit einer Dicke von 30 mm und einer
Breite von 1000 mm in eine gekrümmte Form geschnitten, wobei
der hintere Endbereich des vorangehenden Stahlblechs und der
vordere Endbereich des nachfolgenden Stahlblechs einen
Krümmungsradius von 20 m aufwiesen, wie in Fig. 13 dargestellt,
und beide Seitenkantenbereiche in der Breite unmittelbar
aneinander angrenzten. Anschließend wurde ein dünnes Stahlblech
aus dem gleichen Material wie das Vorblech und einer Länge von
100 mm und einer Breite von 1000 mm und einer Dicke von 2,3 mm
auf der Oberfläche des aneinander angrenzenden Bereichs durch
Punktschweißen befestigt, und dem Fertigwalzwerk zugeführt, um
ein heißgewalztes Blech mit 3,2 mm Dicke zu erhalten. Der
Zeitraum zwischen der Befestigung des dünnen Stahlblechs nach
dem Schneiden betrug 20 Sekunden.
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Als ein Ergebnis konnte ein stabiles Walzen durchgeführt
werden, ohne daß ein Bruch des verbundenen Bereichs durch das
Walzen bewirkt wurde, auch wenn Spannung beim Walzen ausgeübt
wurde. Die Verbindungsfestigkeit des so erhaltenen
heißgewalzten Bleches betrug 12 kgf/mm². Anschließend wurde der Zeitraum
zwischen dem Schneiden bis zum Befestigen des dünnen
Stahlblechs auf 5 Sekunden verkürzt, der Befestigungszustand wurde
noch fester, so daß auch, wenn Spannung während des Walzens
ausgeübt wurde, das Walzen stabil durchgeführt werden konnte,
ohne daß der verbundene Bereich beim Walzen brach. Des
weiteren betrug die Verbindungsfestigkeit des so erhaltenen heiß
gewalzten Bleches 28 kgf/mm².
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Des weiteren wurden die obigen Vorbleche über die Breite an
beiden Seitenkantenbereichen aneinander angegrenzt und durch
das Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes verbunden, wobei
das magnetische Wechselfeld durch das Vorblech über die dicke
Richtung eindringt, während die Stahlbleche aneinandergedrückt
wurden mit einer Druckkraft von 2,0 kgf/mm² vor der
Befestigung des dünnen Stahlblechs. Der verbundene Rand betrug 100 mm
an dem Endbereich. Als ein Resultat wurde der verbundene
Zustand noch stärker, so daß, auch wenn Spannung beim Walzen
ausgeübt wurde, ein stabiles Walzen erzielt werden konnte,
ohne daß der verbundene Bereich beim Walzen brach. Die
Verbindungsfestigkeit des so erhaltenen heißgewalzten Bleches betrug
30 kgf/mm².
Beispiel 4
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Unter Verwendung einer Vorrichtung ausgestattet mit sieben
Gerüsttandemwalzwerken wie in Fig. 20 dargestellt, wurden
vorangehende und nachfolgende Vorbleche aus kohlenstoffarmem Stahl
mit einer Dicke von 30 mm und einer Breite von 1000 mm und
einer Schnittform, wobei der überlappende Bereich in eine
Fischschwanzform mittels einer Korbschere geschnitten wurde, unter
Verwendung von Punktschweißen an den Kantenbereichen verbunden
wurden, unter den folgenden Bedingungen, und dann dem
Fertigwalzwerk zugeführt wurden, um ein heißgewalztes Blech mit 3 mm
Dicke zu erhalten.
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a. Überlappender Rand: 100 mm von jeder Kante
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b. Dicke nach dem Punktschweißen des überlappenden
Bereiches: 38 mm
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Als ein Ergebnis konnte ein stabiles Walzen durchgeführt
werden, ohne daß ein Bruch des überlappenden und
punktgeschweißten Bereichs zwischen den Vorblechen beim Walzen bewirkt
wurde. Des weiteren konnte der Zeitraum, der zum Verbinden
erforderlich ist, um ungefähr 5 Sekunden verkürzt werden, im
Vergleich mit dem Walzen unter den anderen Bedingungen durch das
herkömmliche dicke Reduktionspreßverfahren.
INDUSTRIELLE ANWENDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der aneinander
angrenzende Bereich zwischen den Vorblechen nicht beim Walzen
zerbrochen, so daß das kontinuierliche Heißwalzen mit einer hohen
Produktivität realisiert werden kann, wobei komplizierte
Verbindungsverfahren zum Verbinden der Vorbleche weggelassen
werden können und wodurch die Verbindung zu einem stabilen und
kontinuierlichen Durchführung des Heißwalzens beiträgt.